文档介绍：锁相环的典型应用
1、锁相倍频
在锁相环路的反馈通道中插入分频器就可构成锁相倍频电路。如下图所示:
ωi(t)
PD
LF
VCO
vi(t)
vo(t)
ωo(t)
ωo(t)/N
当环路锁定时,鉴相器两输入信号频率相等。
即有:
式中N为分频器的倍频比。
返回
继续
休息1
休息2
2、锁相分频:
在锁相环路中插入倍频器就可构成锁相分频电路。如下图所示:
ωi(t)
PD
LF
VCO
vi(t)
vo(t)
ωo(t)
Nωo(t)
当环路锁定时:
式中N为倍频器的倍频次数。
继续
休息1
休息2
返回
3、锁相混频器
设混频器的本振信号频率为ωL ,在ωL>ωo时混频器的输出频率为(ωL-ωo),经差频放大器后加到鉴相器上。
当环路锁定时
继续
ωo(t)
ωi(t)
ωL(t)
PD
LF
VCO
vi(t)
vo(t)
|ωL(t)-ωo(t)|
混频
差频放大
休息1
休息2
返回
4、频率合成器
频率合成器是利用一个标准信号源的频率来产生一系列所需频率的技术。锁相环路加上一些辅助电路后,就能容易地对一个标准频率进行加、减、乘、除运算而产生所需的频率信号,且合成后的信号频率与标准信号频率具有相同的长期频率稳定度及具有较好的频率纯度,如果结合单片微机技术,可实现自动选频和频率扫描。
锁相式单环频率合成器基本组成如下图所示:
当环路锁定后,鉴相器两路输入频率相等
即:
当N改变时,输出信号频率相应为fi 的整数倍变化。
PD
LF
VCO
vi(t)
vo(t)
fi(t)
fo(t)
fo(t)/N
晶振
fi(t)/M
继续
休息1
休息2
返回
环C
例:下图为三环式频率合成器方框图
已知:
求输出信号频率范围及频率间隔
环A
环B
PD
LF
VCO
fi(t)
fA(t)
fA(t)/NA
PD
LF
VCO
fi(t)
fB(t)
fA(t)/NB
PD
LF
VCO
混频
带通
fo(t)
fc(t)
fo-fB
继续
休息1
休息2
返回
解:∵
而
而环路C为混频环,即当环路锁定时:
∴有
∴当NA=300,NB=351时,
当NA=301,NB=351时,
因此频率间隔:
PD
LF
VCO
fi(t)
fA(t)
fA(t)/NA
PD
LF
VCO
fi(t)
fB(t)
fB(t)/NB
PD
LF
VCO
混频
带通
fo(t)
fc(t)
fo-fB
而当=399, =397时输出频率最高。
所以,合成器的频率范围为:(—)MHz
继续
休息1
休息2
返回
5、锁相环调频电路
普通的直接调频电路中,振荡器的中心频率稳定度较差,而锁相调频电路能得到中心频率稳定度很高的调频信号,锁相环调频电路如下图所示。环路滤波器的带宽必须很窄,截至频率应小于调制信号的频率。
fi(t)晶振
PD
LF
VCO
fo(t)调频波
fΩ(t)调制信号
+
当调制信号为锯齿波时,可输出扫频信号。当调制信号为数字脉冲时,可产生移频键控调制(FSK信号)
调制信号作为VCO控制电压的一部分使其频率产生相应的变化,由此在输出端得到已调频信号。
继续
休息1
休息2
返回
6、锁相解调电路
(1)、调频波解调
下图是用锁相环实现调频波解调的原理框图。
如果将环路的频带设计的足够宽,使环路捕捉带大于调频波的最大频偏,利用锁相环的跟踪特性,可以使VCO的振荡频率跟踪输入调频波的瞬时频率。如果VCO的电压-频率特性是线形的,则加到VCO的控制电压的变化规律必与调频波的瞬时频率变化规律相同,因此在LF的输出端可获得不失真的解调输出。调频波锁相解调的优点是解调门限值比普通鉴相器低4—5dB。
PD
LF
VCO
VFM(t)调频波
VΩ(t)调制信号
继续
休息1
休息2
返回
(2)、AM信号的同步检波
下图是用锁相环实现AM信号同步检波的原理框图。
PD
LF
VCO
VAM(t)调幅波
VΩ(t)调制信号
π/2
移项
同步检波
当环路工作在载波跟踪状态时,VCO输出频率与环路输入已调信号的载波相同,但存在π/2的固定相移。
因此,经过π/2移项后变成与输入已调信号的载频相同的信号。将它与输入已调信号共同加到同步检波器就能得到解调信号输出。
继续
返回
BG322、X38、CD4046、MC1404b。
§
模拟锁相环路: